Tổng quan nghiên cứu
Trong bối cảnh biến đổi khí hậu và tình trạng hạn hán ngày càng gia tăng tại nhiều vùng nông nghiệp Việt Nam, việc nghiên cứu khả năng chịu hạn của cây trồng trở nên cấp thiết. Đậu xanh (Vigna radiata L. Wilczek) là cây họ đậu có thời gian sinh trưởng ngắn, khả năng thích nghi với điều kiện khô nóng và đất nghèo dinh dưỡng, được xem là cây trồng tiềm năng trong vụ Hè Thu nhằm ứng phó với biến đổi khí hậu. Tại Việt Nam, diện tích trồng đậu xanh ước tính khoảng 60-80 nghìn ha, tuy nhiên năng suất chưa đáp ứng đủ nhu cầu tiêu thụ trong nước, dẫn đến nhập khẩu từ nước ngoài. Hạn hán, đặc biệt trong giai đoạn ra hoa, ảnh hưởng nghiêm trọng đến sinh trưởng và năng suất đậu xanh, làm giảm số quả, số hạt trên quả và trọng lượng hạt.
Luận văn tập trung đánh giá khả năng chịu hạn của ba giống đậu xanh trồng tại thị xã An Nhơn, tỉnh Bình Định trong vụ Hè Thu năm 2020. Mục tiêu nghiên cứu là đánh giá sự sinh trưởng, phát triển và năng suất của các giống trong điều kiện hạn hán ở giai đoạn ra hoa, từ đó xác định giống có khả năng chống chịu hạn tốt nhất. Nghiên cứu có ý nghĩa khoa học trong việc cung cấp dữ liệu về tác động của hạn đến các chỉ tiêu sinh hóa, sinh trưởng và năng suất của đậu xanh, đồng thời có ý nghĩa thực tiễn trong việc lựa chọn giống phù hợp, góp phần nâng cao thu nhập cho người nông dân vùng hạn.
Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu
Khung lý thuyết áp dụng
Luận văn dựa trên các lý thuyết về cơ chế chịu hạn của thực vật, bao gồm:
Cơ chế chống chịu hạn: Thoát hạn (drought escape), chịu hạn (drought tolerance), tránh hạn (drought avoidance) và phục hồi (drought recovery). Trong đó, chịu hạn được hiểu là khả năng duy trì sinh trưởng và năng suất trong điều kiện thiếu nước thông qua các cơ chế sinh lý và sinh hóa như đóng khí khổng, điều chỉnh áp suất thẩm thấu, tích lũy chất tan tương thích (ABA, prolin, đường).
Ảnh hưởng của hạn đến sinh trưởng và năng suất cây trồng: Hạn hán làm giảm hoạt động quang hợp, hàm lượng diệp lục, khả năng hấp thu nước và dinh dưỡng, từ đó làm giảm chiều cao cây, số cành, số quả, số hạt và trọng lượng hạt.
Khả năng chịu hạn của đậu xanh: Đậu xanh có khả năng chịu hạn khá, nhưng bị hạn trong giai đoạn ra hoa ảnh hưởng nghiêm trọng đến năng suất. Các chỉ tiêu sinh lý như hàm lượng nước tương đối trong lá, hàm lượng diệp lục, tỷ lệ phục hồi sau hạn được sử dụng để đánh giá khả năng chịu hạn.
Các khái niệm chính bao gồm: hạn đất, hạn không khí, hạn sinh lý; ABA (acid abscisic); chất tan tương thích; tỷ lệ phục hồi cây; các chỉ tiêu sinh trưởng và năng suất.
Phương pháp nghiên cứu
Đối tượng nghiên cứu: Ba giống đậu xanh gồm ĐXBĐ.07 (G1), ĐXBĐ.09 (G2) và ĐX208 (G3 - đối chứng).
Thời gian và địa điểm: Vụ Hè Thu năm 2020 (từ tháng 5/2019 đến tháng 8/2020), tại nhà lưới Viện Khoa học Kỹ thuật Nông nghiệp Duyên hải Nam Trung bộ, thị xã An Nhơn, Bình Định.
Thiết kế thí nghiệm: Thí nghiệm 2 yếu tố theo thiết kế Lô chính – Lô phụ (Split-plot Design) với 12 công thức (3 giống x 4 mức độ gây hạn: không hạn, hạn 7, 14, 21 ngày), 3 lần lặp lại, mỗi công thức gieo 3 chậu, tổng 36 chậu. Mỗi chậu gieo 10 hạt, sau 10 ngày tỉa còn 3 cây.
Phương pháp gây hạn: Cắt nước nhân tạo sau 25 ngày gieo, gây hạn trong 7, 14 và 21 ngày, sau đó tưới nước trở lại để đánh giá tỷ lệ phục hồi.
Chỉ tiêu nghiên cứu: Tỷ lệ phục hồi cây, chiều cao cây, số cành, số quả, số hạt trên quả, khối lượng 100 hạt, năng suất thực thu, hàm lượng diệp lục tổng số, hàm lượng nước trong lá, hàm lượng chất khô.
Phân tích số liệu: Sử dụng phần mềm Excel và Statixtis 10 để xử lý thống kê, phân tích phương sai và so sánh mức ý nghĩa.
Kết quả nghiên cứu và thảo luận
Những phát hiện chính
Tỷ lệ phục hồi sau hạn: Giống ĐXBĐ.07 (G1) có tỷ lệ phục hồi cao nhất trung bình 80,55%, tiếp theo là ĐXBĐ.09 (G2) với 69,45% và ĐX208 (G3) thấp nhất 58,32%. Tỷ lệ phục hồi giảm dần theo thời gian gây hạn: 7 ngày đạt 96,3%, 14 ngày còn 59,27%, 21 ngày chỉ còn 22,2%. Khi gây hạn 21 ngày, giống G3 chết hoàn toàn.
Ảnh hưởng đến sinh trưởng: Hạn làm giảm chiều cao cây, số cành và các chỉ tiêu sinh trưởng khác. Giống G1 duy trì chiều cao và số cành tốt hơn so với G2 và G3 dưới các mức độ hạn khác nhau.
Chỉ tiêu hóa sinh trong lá: Hàm lượng diệp lục tổng số và hàm lượng nước trong lá giảm rõ rệt sau 14 ngày gây hạn, đặc biệt ở giống G3. Giống G1 giữ được hàm lượng diệp lục cao hơn 15-20% so với G3, cho thấy khả năng duy trì chức năng quang hợp tốt hơn.
Năng suất và các yếu tố cấu thành: Năng suất thực thu của G1 giảm khoảng 15% khi gây hạn 14 ngày, trong khi G3 giảm tới 40%. Số quả trên cây và số hạt trên quả cũng giảm mạnh theo mức độ hạn, với G1 có mức giảm thấp nhất. Khối lượng 100 hạt của G1 giảm nhẹ, trong khi G3 giảm đáng kể.
Thảo luận kết quả
Kết quả cho thấy giống ĐXBĐ.07 có khả năng chịu hạn vượt trội nhờ duy trì tỷ lệ phục hồi cao, giữ được hàm lượng diệp lục và nước trong lá, từ đó duy trì sinh trưởng và năng suất tốt hơn. Điều này phù hợp với các nghiên cứu trước đây về vai trò của ABA và prolin trong việc điều chỉnh áp suất thẩm thấu và bảo vệ tế bào dưới stress hạn. Sự khác biệt về khả năng phục hồi và sinh trưởng giữa các giống phản ánh sự đa dạng về cơ chế sinh lý và sinh hóa chịu hạn.
Biểu đồ tỷ lệ phục hồi theo thời gian gây hạn minh họa rõ sự suy giảm khả năng phục hồi khi thời gian hạn kéo dài, đồng thời bảng số liệu năng suất thể hiện mức độ suy giảm năng suất tương ứng. So sánh với các nghiên cứu trong và ngoài nước, kết quả này củng cố quan điểm rằng giai đoạn ra hoa là thời điểm cây đậu xanh nhạy cảm nhất với hạn, ảnh hưởng trực tiếp đến năng suất cuối cùng.
Đề xuất và khuyến nghị
Ưu tiên sử dụng giống ĐXBĐ.07 trong vùng hạn hán: Khuyến khích nông dân và các đơn vị sản xuất chọn giống ĐXBĐ.07 để trồng tại các vùng có nguy cơ hạn hán cao nhằm giảm thiểu thiệt hại năng suất. Thời gian áp dụng ngay trong vụ Hè Thu tiếp theo.
Áp dụng kỹ thuật tưới nước hợp lý: Tưới nước bổ sung vào giai đoạn ra hoa và quả non để giảm tác động của hạn, nâng cao tỷ lệ phục hồi và năng suất. Chủ thể thực hiện là các hộ nông dân và tổ chức quản lý nước.
Phát triển chương trình tuyển chọn và lai tạo giống chịu hạn: Đẩy mạnh nghiên cứu chọn lọc các giống đậu xanh có khả năng chịu hạn tốt dựa trên các chỉ tiêu sinh lý và sinh hóa đã xác định. Thời gian thực hiện trong 3-5 năm tới bởi các viện nghiên cứu và trường đại học.
Tuyên truyền, đào tạo kỹ thuật canh tác chịu hạn: Tổ chức các lớp tập huấn cho nông dân về nhận biết dấu hiệu hạn, kỹ thuật gây hạn nhân tạo và biện pháp phục hồi cây trồng. Thời gian triển khai trước vụ Hè Thu hàng năm.
Đối tượng nên tham khảo luận văn
Nông dân trồng đậu xanh tại các vùng hạn hán: Nhận biết giống chịu hạn, áp dụng kỹ thuật tưới nước và chăm sóc phù hợp để tăng năng suất và giảm thiệt hại.
Các nhà nghiên cứu và cán bộ kỹ thuật nông nghiệp: Tham khảo phương pháp đánh giá khả năng chịu hạn, chỉ tiêu sinh lý và sinh hóa để phát triển giống mới và cải tiến kỹ thuật canh tác.
Các công ty giống cây trồng và doanh nghiệp nông nghiệp: Lựa chọn giống phù hợp để sản xuất đại trà, nâng cao chất lượng sản phẩm và đáp ứng nhu cầu thị trường.
Cơ quan quản lý và hoạch định chính sách nông nghiệp: Xây dựng chính sách hỗ trợ phát triển giống chịu hạn, đầu tư nghiên cứu và phát triển vùng trồng đậu xanh bền vững.
Câu hỏi thường gặp
Tại sao giai đoạn ra hoa của đậu xanh lại nhạy cảm với hạn hán?
Giai đoạn ra hoa là thời điểm cây cần nhiều nước để phát triển quả và hạt. Thiếu nước làm giảm thụ tinh, số quả và hạt, ảnh hưởng trực tiếp đến năng suất. Ví dụ, hạn 14 ngày trong giai đoạn này làm giảm năng suất tới 40%.Các chỉ tiêu sinh lý nào được sử dụng để đánh giá khả năng chịu hạn?
Hàm lượng diệp lục tổng số, hàm lượng nước trong lá, tỷ lệ phục hồi cây sau hạn và khối lượng 100 hạt là các chỉ tiêu quan trọng phản ánh khả năng chịu hạn của đậu xanh.Giống đậu xanh nào có khả năng chịu hạn tốt nhất trong nghiên cứu này?
Giống ĐXBĐ.07 có tỷ lệ phục hồi cao nhất (80,55%) và giảm năng suất thấp nhất khi bị hạn, phù hợp cho vùng hạn hán.Phương pháp gây hạn nhân tạo được thực hiện như thế nào?
Sau khi cây gieo 25 ngày, cắt nước trong 7, 14 hoặc 21 ngày để tạo stress hạn, sau đó tưới nước trở lại để đánh giá khả năng phục hồi.Làm thế nào để nông dân áp dụng kết quả nghiên cứu vào sản xuất?
Nông dân nên chọn giống chịu hạn như ĐXBĐ.07, áp dụng tưới nước hợp lý trong giai đoạn ra hoa, đồng thời theo dõi dấu hiệu hạn để có biện pháp xử lý kịp thời.
Kết luận
- ĐXBĐ.07 là giống đậu xanh có khả năng chịu hạn tốt nhất trong ba giống nghiên cứu, với tỷ lệ phục hồi trung bình 80,55% và mức giảm năng suất thấp nhất.
- Tỷ lệ phục hồi và năng suất giảm dần theo thời gian gây hạn, với hạn 21 ngày gây thiệt hại nghiêm trọng nhất.
- Hạn làm giảm hàm lượng diệp lục, hàm lượng nước trong lá, chiều cao cây, số cành, số quả và số hạt trên quả, ảnh hưởng trực tiếp đến năng suất.
- Các chỉ tiêu sinh lý và sinh hóa như hàm lượng diệp lục, tỷ lệ phục hồi cây là cơ sở đánh giá khả năng chịu hạn của giống đậu xanh.
- Đề xuất ưu tiên sử dụng giống ĐXBĐ.07, áp dụng kỹ thuật tưới nước hợp lý và phát triển chương trình tuyển chọn giống chịu hạn để nâng cao hiệu quả sản xuất đậu xanh tại vùng hạn.
Hành động tiếp theo: Khuyến khích các đơn vị sản xuất và nông dân áp dụng giống và kỹ thuật được đề xuất trong vụ Hè Thu tới, đồng thời tiếp tục nghiên cứu mở rộng để phát triển các giống đậu xanh chịu hạn ưu việt hơn.